農(nóng)田主要溫室氣體排放特征與控制技術(shù)研究

【摘要】當前，全球氣候變暖問題的呈現(xiàn)已成為國際社會所面臨的共同課題，在研究的過程中表明這一問題產(chǎn)生的主要原因是基于人類在開展生產(chǎn)生活等一系列活動的過程中，促使CO2/CH4/N2O等氣體的排放量加大，相應(yīng)濃度隨之提升。而農(nóng)田土壤則成為了排放如上三種氣體的主體之一，作為一個農(nóng)業(yè)大國，要想實現(xiàn)對農(nóng)田溫室氣體排放量的有效控制，則就需要結(jié)合這一氣體排放的特征來落實相應(yīng)的控制技術(shù)。本文針對農(nóng)田主要溫室氣體排放特征與控制技術(shù)進行了研究與探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田土壤；溫室氣體；排放特征；控制技術(shù)；研究

前言：

在全球氣候變暖這一大背景下，農(nóng)業(yè)作為溫室氣體的重要排放源，成為了解決全球氣候變暖問題的重要阻力，所以這就意味著要針對農(nóng)田溫室氣體排放問題落實相應(yīng)的控制技術(shù)，通過相應(yīng)農(nóng)業(yè)政策的完善制定與實施來控制農(nóng)田溫室氣體排放量。對于一個農(nóng)業(yè)大國而言，我國在實際開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的過程中，需要給予這一問題以高度重視。而在實際踐行的過程中，對于農(nóng)田溫室氣體排放中的主要氣體排放的特征尚未實現(xiàn)系統(tǒng)分析，因此，為了實現(xiàn)減排控制技術(shù)的有效制定與實施，本文針對這一課題進行了研究。

1、農(nóng)田主要溫室氣體排放特征分析

1.1 二氧化碳排放通量特征分析

土壤產(chǎn)生二氧化碳是源于土壤呼吸這一過程，而它隨著土壤有機質(zhì)含量的提升，以及炭化速率的加快，加上土壤本身含有大量的微生物群，其活躍程度也在發(fā)生著變化，進而致使相應(yīng)二氧化碳的呼出量提升，其中作為重要的影響因素為土壤有機質(zhì)含量。同時二氧化碳的排放量有受到溫度變化的影響，這一季節(jié)性變化特點下呈現(xiàn)出冬季排放量最低。在實際研究的過程中，現(xiàn)有的研究資料表明對于土壤二氧化碳排放量產(chǎn)生影響的因素較為復(fù)雜，但是整體上處于80-2500mg.m-2h-1這一范圍內(nèi)。

1.2 甲烷排放通量特征分析

在農(nóng)田甲烷這一溫室氣體的排放上，一般是來自稻田以及天然濕地，其中，稻田稻田排放CH4的總量是基于施肥情況、土壤本身的性質(zhì)以及相應(yīng)稻田水分情況等。而經(jīng)過研究表明，甲烷在排放量上同樣呈現(xiàn)出了季節(jié)性變化特征，在水稻生長期間，這一時間段內(nèi)的溫度高，且水稻本身的通氣組織又比較發(fā)達，進而致使相應(yīng)的CH4排放總量加大。

1.3 氧化亞氮排放通量特征分析

在這一氣體的排放上，主要是受到土壤本身含水量、溫度以及相應(yīng)有機質(zhì)含量等的影響，而在研究中發(fā)現(xiàn)對于這一氣體產(chǎn)生影響的因素之一——氮肥施用量，二者間存在線性關(guān)系。在對稻田、冬小麥以及玉米種植區(qū)域內(nèi)進行這一氣體排放通量的研究中，如董玉紅在進行這一研究所提供的資料表明，小麥季的排放通量在12.52-676.25 ug.m-2h-1，而玉米季排放通量在16.51-476.88 ug.m-2h-1；，，而李西祥在研究中以黃土高原南部旱作物為研究對象，針對小麥在覆膜處理、常規(guī)耕作以及不施氮的情況下的這一氣體排放通量進行了測定，結(jié)果分別為﹣7.67-24.72 ug.m-2h-1、﹣16.05-26.3 ug.m-2h-1、-43.65-36.77 ug.m-2h-1.

2、農(nóng)田主要溫室氣體減排控制技術(shù)

基于農(nóng)業(yè)作為溫室氣體排放的主要源頭之一，因此，在解決全球氣候變暖這一問題的過程中，就需要針對農(nóng)田主要排放的溫室氣體來落實相應(yīng)的減排控制措施。在實際踐行的過程中，主要可借助如下兩種方式：降低人為排放溫室氣體量、增加碳匯，而對于農(nóng)田主要溫室氣體排放控制技術(shù)的落實而言，可從如下幾方面著手：

2.1 在降低溫室氣體排放量上的措施

第一，實現(xiàn)對甲烷排放量的控制措施。針對稻田甲烷氣體排放量，在實際落實減排措施的過程中，需要從水稻品種的優(yōu)化選擇上、稻田的合理施肥上以及在農(nóng)業(yè)灌溉管理上這三方面來落實相應(yīng)的控制措施。首先，在水稻品種的選擇上，需要選擇通氣組織不活躍且厭氧層根系分布小的水稻品種，進而通過實現(xiàn)對甲烷產(chǎn)生菌的有效抑制來降低水稻甲烷產(chǎn)生的總量。其次，在肥料上的應(yīng)用上，為了降低甲烷的產(chǎn)生量，可選擇將有機肥與化肥結(jié)合應(yīng)用，并加入碳化鈣與酸性肥料，進而實現(xiàn)對甲烷的抑制。最后，在水稻的灌溉上，需要針對相應(yīng)的管理措施進行優(yōu)化，一般可利用稻田淹水與烤田進行結(jié)合，以確保烤田能夠得到間歇的空隙，進而實現(xiàn)對甲烷排放量的控制。采用這一方式下，能夠?qū)崿F(xiàn)對甲烷排放量有效控制的原因在于基于烤田模式下，相應(yīng)土壤中的Eh會隨之增加，并以土壤的干濕交替，促使實現(xiàn)對甲烷菌的克制，并實現(xiàn)對甲烷產(chǎn)生總量的有效控制。而間歇模式下，在恢復(fù)水田后，相應(yīng)的甲烷排放量也要比采用烤田模式前的總排放量低，此種方式能夠?qū)⑺咎锛淄榕欧帕靠s減35%-70%左右。但是，不足之處在于采用這一模式下其會導(dǎo)致N2O排放量的增加，所以在實際實施的過程中則需要立足于綜合效益角度出發(fā)。

第二，在N2O排放量的控制技術(shù)上。因其主要來源于化肥，所以在實際落實相應(yīng)控制措施的過程中，要從如下幾方面著手：第一，要實現(xiàn)氮肥的科學(xué)施肥，確保在區(qū)域間間施肥的平衡性，進而在控制N2O排放量的基礎(chǔ)上，為提高農(nóng)作物的生產(chǎn)力奠定基礎(chǔ)；第二，提升氮肥的綜合利用率。整體而言氮肥的利用率極低，所以通過對氮肥施肥方式的創(chuàng)新，如實現(xiàn)深層施肥或者與有機肥進行混合使用等，以通過肥料利用率的提升來實現(xiàn)對N2O排放量的控制；第三，采用生物抑制劑來實現(xiàn)對這一溫室氣體排放量的有效控制。

2.2 從農(nóng)田增匯角度出發(fā)相應(yīng)控制措施的落實

主要是通過對土壤有機碳固存的增加以實現(xiàn)對溫室氣體排放量的有效控制，并提升土壤的活性來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。在實際踐行的過程中，可通過對耕作措施的優(yōu)化以及合理施肥等措施來進行管理，并以免耕技術(shù)的推行以及秸稈還田等措施方法來落實，都能夠為實現(xiàn)對土壤二氧化碳排放量的降低與控制。經(jīng)過近年來的實踐表明，農(nóng)田土壤碳庫的穩(wěn)定增加，能夠有效的實現(xiàn)對農(nóng)田土壤溫室氣體排放量的控制。

2.3 實現(xiàn)相應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)的搭建并組建相應(yīng)的科研隊伍

通過對農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的有效監(jiān)測，能夠為實現(xiàn)減排措施的科學(xué)制定與落實奠定基礎(chǔ)，目前我國在這一方面尚未建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，且現(xiàn)有檢測系統(tǒng)所監(jiān)測的對象具有著很大的局限性，所以這就要求要以全面覆蓋型監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的搭建以及相應(yīng)監(jiān)測方法的進一步明確規(guī)范來促使該項事業(yè)能夠得到有效開展，為實現(xiàn)對農(nóng)田溫室氣體排放量的有效控制提供技術(shù)保障。同時，基于當前現(xiàn)有相關(guān)方面的科研力量相對薄弱，而該項技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善則離不開相應(yīng)研究工作發(fā)展的支撐，因此，這就需要圍繞這一主題不斷加大對科研技術(shù)隊伍的投入力度。

總結(jié)：

綜上，基于農(nóng)田溫室氣體排放是促成溫室效應(yīng)、全球氣溫變暖的主要因素之一，就需要在明確農(nóng)田主要溫室氣體排放特征的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)相應(yīng)控制技術(shù)措施的落實。而基于農(nóng)田主要排放的溫室氣體為CO2/CH4/N2O，所以在措施方面主要從減排與增匯兩個主要角度來落實，并要針對相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)進行進一步的完善，同時加大對相應(yīng)技術(shù)科研隊伍的投入力度，確保實現(xiàn)對農(nóng)田主要溫室氣體排放的有效控制，進而為實現(xiàn)對全球氣溫變暖問題的有效解決奠定基礎(chǔ)。

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作者簡介：周偉峰（1992.11-），男，漢族，安徽樅陽縣人，本科，主要研究方向：農(nóng)田水利。